CN110333420A - 一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统，包括CO1、CO2、母线、零序电流互感器、一号线路和二号线路，所述零序电流互感器分别套设于母线的各反馈出电缆线路的终端接头处，所述CO1和CO2的三相对地电容相同，所述母线和其背后电源的每相对低等效电容为COS，在正常运行情况下，三相电压对称，对地电容电流之和等于零，当第二条线路的A相发生了单相接地，对地电容被短接，故障点对地电压变为零，其它两个非故障相(B相和C相)电压变为分别相对A相的线电压，幅值升高倍。本发明避免了因人工排查造成非故障支路停电，及时隔离故障防止事故扩大，加快故障修复速度，对提高电网供电可靠率和安全性意义重大。

Description

一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统

技术领域

本发明涉及单相接地故障监测技术领域，具体为一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统。

背景技术

在电力系统供电电网中，单相接地故障是最常见的故障之一，约占总故障的80％以上，当小电流接地系统发生单相接地故障时，线电压仍然保持对称，允许电网继续运行一段时间，不影响正常的供电，但如不做及时处理，将带来以下一系列危害，(1)、可发展成相间短路，造成停电事故或设备损害事故，(2)、可能引起弧光过电压，造成放电击穿和设备损坏，(3)、可能产生铁磁谐振过电压导致电压互感器烧毁事故和电压互感器回路熔断器频繁熔断，(4)、接地点人员触电造成伤害甚至死亡，(5)、对临近故障线路的通讯线路造成严重的电磁干扰，影响通信质量等。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统，解决了现有的小电接地系统人工排查故障率高的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统，包括CO1、CO2、母线、零序电流互感器、一号线路和二号线路，所述零序电流互感器分别套设于母线的各反馈出电缆线路的终端接头处，所述CO1和CO2的三相对地电容相同，所述母线和其背后电源的每相对低等效电容为COS。

在正常运行情况下，三相电压对称，对地电容电流之和等于零。

当第二条线路的A相发生了单相接地，对地电容被短接，故障点对地电压变为零，其它两个非故障相(B相和C相)电压变为分别相对A相的线电压，幅值升高倍。

进一步优化本技术方案，故障点零序电压为忽略负荷电流及对地电容电流在线路及电源阻抗上的电压降，则整个系统A相对地电压均变为零，非故障相电压也都变为相对于A相的线电压。对地电容电流也随之升高倍，这时流过故障点的电流是电网中所有非故障相对地电容电流之和：

进一步优化本技术方案，C_0∑＝C₀₁+C₀₂+C_0s为电网单相对地所有电容的总和，ωC_0∑E_A是正常运行状态下A相对地电容电流的和，因此，流过故障点的电流数值是正常运行状态下电网三相对地电容电流的算术和；

其中，非故障线路始端感受到的零序电流为

即非故障线路零序电流为线路本身的电容电流，电容性无功功率的方向由母线流向线路。

进一步优化本技术方案，故障线路始端感受到的零序电流为：

即故障线路零序电流为所有健全线路和母线的电容电流，电容性无功功率的方向由线路流向母线。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统，具备以下有益效果：

该小电流接地系统单相接地故障的监测系统，避免了因人工排查造成非故障支路停电，及时隔离故障防止事故扩大，加快故障修复速度，对提高电网供电可靠率和安全性意义重大。

附图说明

图1为本发明的电容电流分布示意图；

图2为本发明的电压电流向量关系示意图；

图3为本发明的应用叠加原理分析故障示意图。

图4为本发明的电路工作原理示意图。

图中：1、CO1；2、CO2；3、母线、4、零序电流互感器；5、一号线路；6、二号线路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统，包括CO11、CO22、母线3、零序电流互感器4、一号线路5和二号线路6，零序电流互感器4分别套设于母线 3的各反馈出电缆线路的终端接头处，CO11和CO22的三相对地电容相同，母线3和其背后电源的每相对低等效电容为COS。

在正常运行情况下，三相电压对称，对地电容电流之和等于零。

当第二条线路的A相发生了单相接地，对地电容被短接，故障点对地电压变为零，其它两个非故障相B相和C相电压变为分别相对A 相的线电压，幅值升高倍，线路F点发生接地故障，可以看成是故障点插入两个幅值相等、极性相反的虚拟电源ef(t)与-ef(t)，其中ef(t)就是故障前故障点电压。根据电路叠加原理，虚拟电源 ef(t)与电网电源共同作用，产生非故障状态下电压、电流，即负荷分量；而虚拟电源-ef(t)单独作用在电网中产生的故障附加分量，称为故障分量，包括零序电压电流分量。虚拟电源-ef(t)又称故障附加电源，方便起见用uf(t)来表示，在故障点有一个零序电压为 uf(t)在零序网路的压降，而零序电流是通过各个元件的对地电容构成的。可见，在健全线路上，零序电流幅值等于健全线路本身的对地电容电流，方向从母线指向线路；而在故障线路上，等于所有健全线路零序电流之和即大于任一条健全线路零序电流，方向从线路指向母线。

具体的，故障点零序电压为忽略负荷电流及对地电容电流在线路及电源阻抗上的电压降，则整个系统A 相对地电压均变为零，非故障相电压也都变为相对于A相的线电压。对地电容电流也随之升高倍，这时电容电流的流向如图1所示，流过故障点的电流是电网中所有非故障相对地电容电流之和：

具体的，C_0∑＝C₀₁+C₀₂+C_0s为电网单相对地所有电容的总和，ωC_0∑E_A是正常运行状态下A相对地电容电流的和，因此，流过故障点的电流数值是正常运行状态下电网三相对地电容电流的算术和。

由图2所示，非故障线路始端感受到的零序电流为

即非故障线路零序电流为线路本身的电容电流，电容性无功功率的方向由母线流向线路。

具体的，故障线路始端感受到的零序电流为：

即故障线路零序电流为所有健全线路和母线的电容电流，电容性无功功率的方向由线路流向母线。

在使用时，当接地点存在一定过渡电阻时，接地相电压不再为0，其幅值随过渡电阻增加而增加。相应的，系统零序电压和各出线零序电流则随之减小。但各出线零序电流之间的幅值、相位关系，以及和系统零序电压的相位关系不变。

综上，该小电流接地系统单相接地故障的监测系统，避免因人工排查造成非故障支路停电，及时隔离故障防止事故扩大，加快故障修复速度，对提高电网供电可靠率和安全性意义重大。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统，包括CO1(1)、CO2(2)、母线(3)、零序电流互感器(4)、一号线路(5)和二号线路(6)，其特征在于：所述零序电流互感器(4)分别套设于母线(3)的各反馈出电缆线路的终端接头处，所述CO1(1)和CO2(2)的三相对地电容相同，所述母线(3)和其背后电源的每相对低等效电容为COS；

在正常运行情况下，三相电压对称，对地电容电流之和等于零；

当第二条线路的A相发生了单相接地，对地电容被短接，故障点对地电压变为零，其它两个非故障相(B相和C相)电压变为分别相对A相的线电压，幅值升高倍。

2.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统，其特征在于：故障点零序电压为忽略负荷电流及对地电容电流在线路及电源阻抗上的电压降，则整个系统A相对地电压均变为零，非故障相电压也都变为相对于A相的线电压；对地电容电流也随之升高倍，这时流过故障点的电流是电网中所有非故障相对地电容电流之和：

3.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统，其特征在于：C_0∑＝C₀₁+C₀₂+C_0s为电网单相对地所有电容的总和，ωC_0∑E_A是正常运行状态下A相对地电容电流的和；因此，流过故障点的电流数值是正常运行状态下电网三相对地电容电流的算术和；

其中，非故障线路始端感受到的零序电流为

即非故障线路零序电流为线路本身的电容电流，电容性无功功率的方向由母线流向线路。

4.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统单相接地故障的监测系统，其特征在于：故障线路始端感受到的零序电流为：

即故障线路零序电流为所有健全线路和母线的电容电流，电容性无功功率的方向由线路流向母线。